永磁电机设计的几个问题分解教学文案.ppt

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1、永磁电机设计的几个问题分解永运用Ansoft完成的部分相关项目轴向往复式电机（太阳能）永运用Ansoft完成的部分相关项目灯丝电机（核磁成像）永运用Ansoft完成的部分相关项目无轴承电机（4极磁场和2极磁场引起局部失磁）指标要求分析Rmxprt多工作点初步设计输出方案Maxwell空载磁路校验Maxwell各工作点瞬态校验返Rmxprt修正返Rmxprt修正磁密电流？失磁？力能？全运行范围Ansoft设计车用永磁电机的流程宽运行范围永磁电机转折速度的确定宽运行范围的永磁电机往往对低速转矩和最高转速均有要求Tn转折速度低速大转矩最高转

2、速矛盾电流限制电压限制转折速度折中绕组匝数磁路设计电势确定路和场下的转折速度并不一致Ansoft设计车用永磁电机的流程弱磁电流限制例:某电机转速0-8000rpm，低速转矩275NM，高速恒功率60kW，1分钟2倍过载。电压320V，主要尺寸和磁路确定后有两套绕组设计方案：以指标要求其自然转折速度约为2000rpm120kW60kWAnsoft设计车用永磁电机的流程转折速度约为3200rpm2倍过载功率模块过流风险例:某电机转速0-8000rpm，低速转矩275NM，高速恒功率60kW，1分钟2倍过载。电压320V，主要尺寸和磁路确定

3、后有两套绕组设计方案：Ansoft设计车用永磁电机的流程方案一（每槽4匝）转速rpm电压V(rms)电流A(rms)转矩Nm功率kW电密A/mm^203.7(峰)247.82(峰)277.3650050.3189.7275.2214.416.292000200195.67286.50606.496000320138.3396.0260.334.598000320171.172.3360.65.6708.25(峰)552.6(峰)573.2750061.6416570.0029.84513.792000208419.3572.40119

4、.913.906000320227.85194.15121.997.558000320234.45142.66119.527.77转折速度约为2250rpm弱磁电流无过流风险，方案二（每槽6匝）转速rpm电压V(rms)电流A(rms)转矩Nm功率kW电密A/mm^205.65(峰)165(峰)276.550077.51125.35275.114.46.232000285130.25286.5606.486000320139.894.2159.26.958000320154.872.4360.687.70011.75(峰)346(峰)

5、55250092.81280.5572.93013.952000320277.15571.9119.7813.786000320225.55195.12122.611.228000320222.4143.45120.1811.06例:某电机转速0-8000rpm，低速转矩275NM，高速恒功率60kW，1分钟2倍过载。电压320V，主要尺寸和磁路确定后有两套绕组设计方案：Ansoft设计车用永磁电机的流程2000rpm例:某电机转速0-8000rpm，低速转矩275NM，高速恒功率60kW，1分钟2倍过载。电压320V，主要尺寸和磁路

6、确定后有两套绕组设计方案：2250rpm3200rpm提高转折速度，减小扩速倍数是一般的方法，但过高的转折速度会导致低速大转矩下电流过大。降低转折速度，扩速倍数增加，弱磁电流受模块电流限制。增加匝数来降低转折速度，提高扩速倍数，由于直轴电抗增加弱磁电流不一定增加Ansoft设计车用永磁电机的流程车用电机性能校核应关注的问题电池电压逆变器调制方式以及控制策略电机磁路对电机参数的影响驱动器功率器件的最大电流的限制Ansoft设计车用永磁电机的流程目前主要是基于整体失磁校验实际上失磁是一个从局部到整体的过程由于电枢反应、典型工况、故障状态、

7、永磁体表面涡流导致失磁首先发生在某个局部区域永磁电机永磁体局部失磁问题由于齿槽效应和边缘效应，导致永磁电机空载时永磁体内工作点并不相同永磁电机永磁体局部失磁问题永磁电机负载时，交轴电枢反应去磁强弱之永磁体内部也不一致永磁电机永磁体局部失磁问题由于齿槽效应在永磁体表面形成涡流，发热，进而引起永磁体局部温升增加，增大失磁风险永磁电机永磁体局部失磁问题永磁同步电机电抗参数与运行点的关系永磁同步电机参数对该电机的运行和控制影响较大；磁路饱和的变化对参数影响较大；永磁电机的磁路较为复杂，常规方法分析磁路饱和较为困难；磁路饱和对参数的影响对趋势与

8、传统电激磁同步电机有较大差异。内置式永磁电机的等效磁路利用Ansoft软件求解永磁同步电机电抗参数气隙磁链ψf永磁体和电枢电流分别单独激励产生的磁链之和与双激励时的计算结果非常接近。永磁体产生的磁链会随着电枢电流的变化而